上海天文台发现一个暂现黑洞的爆发

内容来源：中国科技论文在线

如果一个黑洞和一颗小质量恒星由引力联系，彼此相互绕转，会发生什么？小质量恒星的物质会被黑洞当成食物一点点吞噬，由于角动量（转动的能力）守恒，物质流一边旋转一边向黑洞中心下落，由于粘滞作用在黑洞周围形成一条腰带，称为吸积盘。

　　大 多数情况下，由于这些气体仅发出了暗弱的光，即使借用望远镜，也无法观测到黑洞附近物质的辐射。但当吸积盘的物质积累到一定程度时，盘会变得不稳定，于是 黑洞得以大吃一顿，下落物质的引力能转化为光和热，产生非常明亮的爆发。这样的爆发罕见，平均每年地球观测者只能观测到银河系内3次明亮的爆发。通常，这种爆发会在十几天的时间内亮度增加成千上万倍，然后在几周到几个月的时间内慢慢变暗。

　　有 时候，在爆发的过程中，黑洞会将一部分物质从吸积盘的中心区域以极高的速度喷射出去，形成喷流；有时喷流反而是间歇性的，好比黑洞打个饱嗝。但黑洞如何打 饱嗝——间歇性喷流的产生和熄灭的机制至今还是一个未解之谜，人们认为可能和黑洞的自旋或者吸积过程有关系。近日，在已发现的几十个这类双星系统中，中国 科学院上海天文台研究员余文飞领导的研究小组针对近十年爆发较频繁的一个名为H1743-322的黑洞双星系统，监测到它的一次爆发，并开展了地空协同观测，旨在研究在爆发过程中黑洞喷流是如何产生、发射和熄灭的，以及探索喷流功率来源等科学问题。

　　“我们今年2月底利用国际空间X射线望远镜数据，监测到H1743-322的一次新爆发（Astronomer's Telegram #8751）。”高能观测组的负责人余文飞说，“因为爆发的辐射包括了来自于吸积盘和喷流的多波段辐射，所以需要进行同时多波段观测研究这个过程。”

　　据余文飞介绍，探测到爆发后，他们提出欧美SWIFT天文卫星系列机遇观测，通过这些观测获得黑洞的能谱并探测到准周期振荡现象，据此及时预警可能的从黑洞硬态向软态的能谱跃迁（ATel #8800）。

　　“SWIFT卫星观测有助于我们研究喷流的宽波段辐射，确认这次爆发产生的持续致密喷流辐射，能否延伸到光学甚至紫外波段。”该团队负责光学和紫外观测的副研究员闫震介绍。

　　另外，该团队负责研究喷流射电辐射的副研究员张惠补充道：“由于黑洞谱态从硬态到软态的过程中，通常会伴随一类间歇性的喷流。于是我们进一步提出了SWIFT卫星和射电甚长基线干涉阵列VLBA的协同观测，因为只有这类长基线射电干涉阵列望远镜有足够的分辨率来探测这种喷流。这个黑洞双星中也仅有两次间歇性喷流产生的射电闪耀被其他国际同行观测到。我们希望抓住机会，在该源的这次爆发中捕捉到间歇性喷流。”

　　“此次黑洞爆发的发现是我们团组自2014年来第四次发现离我们最近的河内黑洞和中子星暂现双星的新爆发。”余文飞说。

　　其实，早在2014年9月，该团组就提出自主观测，经历了与国际上其他本来就拥有更多观测资源的团组的激烈竞争，成功使用具有快速反应能力的空间多波段天文望远镜SWIFT、当时国际最大面积的X射线天文望远镜XMM-NEWTON，以及地面大型射电望远镜阵列Jansky VLA对黑洞双星H1743-322进行了同时观测，期望得到喷流的相对论进动模式的观测证据。

　　这类黑洞双星系统的想像图。来自伴星的物质在流向黑洞过程中形成吸积盘。黑洞吸积物质会释放出宽频谱或波长的辐射，被天文望远镜观测到。其中一部分物质会由黑洞向盘面两端喷射出来，形成所谓喷流。图片来自于ESA/ATG 媒体实验室。